[CRYPTO] ripemd: Add support for RIPEMD-256 and RIPEMD-320
[linux-2.6.git] / crypto / rmd256.c
1 /*
2  * Cryptographic API.
3  *
4  * RIPEMD-256 - RACE Integrity Primitives Evaluation Message Digest.
5  *
6  * Based on the reference implementation by Antoon Bosselaers, ESAT-COSIC
7  *
8  * Copyright (c) 2008 Adrian-Ken Rueegsegger <rueegsegger (at) swiss-it.ch>
9  *
10  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
11  * under the terms of the GNU General Public License as published by the Free
12  * Software Foundation; either version 2 of the License, or (at your option)
13  * any later version.
14  *
15  */
16 #include <linux/init.h>
17 #include <linux/module.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/crypto.h>
20 #include <linux/cryptohash.h>
21 #include <linux/types.h>
22 #include <asm/byteorder.h>
23
24 #include "ripemd.h"
25
26 struct rmd256_ctx {
27         u64 byte_count;
28         u32 state[8];
29         u32 buffer[16];
30 };
31
32 #define K1  RMD_K1
33 #define K2  RMD_K2
34 #define K3  RMD_K3
35 #define K4  RMD_K4
36 #define KK1 RMD_K6
37 #define KK2 RMD_K7
38 #define KK3 RMD_K8
39 #define KK4 RMD_K1
40
41 #define F1(x, y, z) (x ^ y ^ z)         /* XOR */
42 #define F2(x, y, z) (z ^ (x & (y ^ z))) /* x ? y : z */
43 #define F3(x, y, z) ((x | ~y) ^ z)
44 #define F4(x, y, z) (y ^ (z & (x ^ y))) /* z ? x : y */
45
46 #define ROUND(a, b, c, d, f, k, x, s)  { \
47         (a) += f((b), (c), (d)) + (x) + (k); \
48         (a) = rol32((a), (s)); \
49 }
50
51 static void rmd256_transform(u32 *state, u32 const *in)
52 {
53         u32 aa, bb, cc, dd, aaa, bbb, ccc, ddd, tmp;
54
55         /* Initialize left lane */
56         aa = state[0];
57         bb = state[1];
58         cc = state[2];
59         dd = state[3];
60
61         /* Initialize right lane */
62         aaa = state[4];
63         bbb = state[5];
64         ccc = state[6];
65         ddd = state[7];
66
67         /* round 1: left lane */
68         ROUND(aa, bb, cc, dd, F1, K1, in[0],  11);
69         ROUND(dd, aa, bb, cc, F1, K1, in[1],  14);
70         ROUND(cc, dd, aa, bb, F1, K1, in[2],  15);
71         ROUND(bb, cc, dd, aa, F1, K1, in[3],  12);
72         ROUND(aa, bb, cc, dd, F1, K1, in[4],   5);
73         ROUND(dd, aa, bb, cc, F1, K1, in[5],   8);
74         ROUND(cc, dd, aa, bb, F1, K1, in[6],   7);
75         ROUND(bb, cc, dd, aa, F1, K1, in[7],   9);
76         ROUND(aa, bb, cc, dd, F1, K1, in[8],  11);
77         ROUND(dd, aa, bb, cc, F1, K1, in[9],  13);
78         ROUND(cc, dd, aa, bb, F1, K1, in[10], 14);
79         ROUND(bb, cc, dd, aa, F1, K1, in[11], 15);
80         ROUND(aa, bb, cc, dd, F1, K1, in[12],  6);
81         ROUND(dd, aa, bb, cc, F1, K1, in[13],  7);
82         ROUND(cc, dd, aa, bb, F1, K1, in[14],  9);
83         ROUND(bb, cc, dd, aa, F1, K1, in[15],  8);
84
85         /* round 1: right lane */
86         ROUND(aaa, bbb, ccc, ddd, F4, KK1, in[5],   8);
87         ROUND(ddd, aaa, bbb, ccc, F4, KK1, in[14],  9);
88         ROUND(ccc, ddd, aaa, bbb, F4, KK1, in[7],   9);
89         ROUND(bbb, ccc, ddd, aaa, F4, KK1, in[0],  11);
90         ROUND(aaa, bbb, ccc, ddd, F4, KK1, in[9],  13);
91         ROUND(ddd, aaa, bbb, ccc, F4, KK1, in[2],  15);
92         ROUND(ccc, ddd, aaa, bbb, F4, KK1, in[11], 15);
93         ROUND(bbb, ccc, ddd, aaa, F4, KK1, in[4],   5);
94         ROUND(aaa, bbb, ccc, ddd, F4, KK1, in[13],  7);
95         ROUND(ddd, aaa, bbb, ccc, F4, KK1, in[6],   7);
96         ROUND(ccc, ddd, aaa, bbb, F4, KK1, in[15],  8);
97         ROUND(bbb, ccc, ddd, aaa, F4, KK1, in[8],  11);
98         ROUND(aaa, bbb, ccc, ddd, F4, KK1, in[1],  14);
99         ROUND(ddd, aaa, bbb, ccc, F4, KK1, in[10], 14);
100         ROUND(ccc, ddd, aaa, bbb, F4, KK1, in[3],  12);
101         ROUND(bbb, ccc, ddd, aaa, F4, KK1, in[12],  6);
102
103         /* Swap contents of "a" registers */
104         tmp = aa; aa = aaa; aaa = tmp;
105
106         /* round 2: left lane */
107         ROUND(aa, bb, cc, dd, F2, K2, in[7],   7);
108         ROUND(dd, aa, bb, cc, F2, K2, in[4],   6);
109         ROUND(cc, dd, aa, bb, F2, K2, in[13],  8);
110         ROUND(bb, cc, dd, aa, F2, K2, in[1],  13);
111         ROUND(aa, bb, cc, dd, F2, K2, in[10], 11);
112         ROUND(dd, aa, bb, cc, F2, K2, in[6],   9);
113         ROUND(cc, dd, aa, bb, F2, K2, in[15],  7);
114         ROUND(bb, cc, dd, aa, F2, K2, in[3],  15);
115         ROUND(aa, bb, cc, dd, F2, K2, in[12],  7);
116         ROUND(dd, aa, bb, cc, F2, K2, in[0],  12);
117         ROUND(cc, dd, aa, bb, F2, K2, in[9],  15);
118         ROUND(bb, cc, dd, aa, F2, K2, in[5],   9);
119         ROUND(aa, bb, cc, dd, F2, K2, in[2],  11);
120         ROUND(dd, aa, bb, cc, F2, K2, in[14],  7);
121         ROUND(cc, dd, aa, bb, F2, K2, in[11], 13);
122         ROUND(bb, cc, dd, aa, F2, K2, in[8],  12);
123
124         /* round 2: right lane */
125         ROUND(aaa, bbb, ccc, ddd, F3, KK2, in[6],   9);
126         ROUND(ddd, aaa, bbb, ccc, F3, KK2, in[11], 13);
127         ROUND(ccc, ddd, aaa, bbb, F3, KK2, in[3],  15);
128         ROUND(bbb, ccc, ddd, aaa, F3, KK2, in[7],   7);
129         ROUND(aaa, bbb, ccc, ddd, F3, KK2, in[0],  12);
130         ROUND(ddd, aaa, bbb, ccc, F3, KK2, in[13],  8);
131         ROUND(ccc, ddd, aaa, bbb, F3, KK2, in[5],   9);
132         ROUND(bbb, ccc, ddd, aaa, F3, KK2, in[10], 11);
133         ROUND(aaa, bbb, ccc, ddd, F3, KK2, in[14],  7);
134         ROUND(ddd, aaa, bbb, ccc, F3, KK2, in[15],  7);
135         ROUND(ccc, ddd, aaa, bbb, F3, KK2, in[8],  12);
136         ROUND(bbb, ccc, ddd, aaa, F3, KK2, in[12],  7);
137         ROUND(aaa, bbb, ccc, ddd, F3, KK2, in[4],   6);
138         ROUND(ddd, aaa, bbb, ccc, F3, KK2, in[9],  15);
139         ROUND(ccc, ddd, aaa, bbb, F3, KK2, in[1],  13);
140         ROUND(bbb, ccc, ddd, aaa, F3, KK2, in[2],  11);
141
142         /* Swap contents of "b" registers */
143         tmp = bb; bb = bbb; bbb = tmp;
144
145         /* round 3: left lane */
146         ROUND(aa, bb, cc, dd, F3, K3, in[3],  11);
147         ROUND(dd, aa, bb, cc, F3, K3, in[10], 13);
148         ROUND(cc, dd, aa, bb, F3, K3, in[14],  6);
149         ROUND(bb, cc, dd, aa, F3, K3, in[4],   7);
150         ROUND(aa, bb, cc, dd, F3, K3, in[9],  14);
151         ROUND(dd, aa, bb, cc, F3, K3, in[15],  9);
152         ROUND(cc, dd, aa, bb, F3, K3, in[8],  13);
153         ROUND(bb, cc, dd, aa, F3, K3, in[1],  15);
154         ROUND(aa, bb, cc, dd, F3, K3, in[2],  14);
155         ROUND(dd, aa, bb, cc, F3, K3, in[7],   8);
156         ROUND(cc, dd, aa, bb, F3, K3, in[0],  13);
157         ROUND(bb, cc, dd, aa, F3, K3, in[6],   6);
158         ROUND(aa, bb, cc, dd, F3, K3, in[13],  5);
159         ROUND(dd, aa, bb, cc, F3, K3, in[11], 12);
160         ROUND(cc, dd, aa, bb, F3, K3, in[5],   7);
161         ROUND(bb, cc, dd, aa, F3, K3, in[12],  5);
162
163         /* round 3: right lane */
164         ROUND(aaa, bbb, ccc, ddd, F2, KK3, in[15],  9);
165         ROUND(ddd, aaa, bbb, ccc, F2, KK3, in[5],   7);
166         ROUND(ccc, ddd, aaa, bbb, F2, KK3, in[1],  15);
167         ROUND(bbb, ccc, ddd, aaa, F2, KK3, in[3],  11);
168         ROUND(aaa, bbb, ccc, ddd, F2, KK3, in[7],   8);
169         ROUND(ddd, aaa, bbb, ccc, F2, KK3, in[14],  6);
170         ROUND(ccc, ddd, aaa, bbb, F2, KK3, in[6],   6);
171         ROUND(bbb, ccc, ddd, aaa, F2, KK3, in[9],  14);
172         ROUND(aaa, bbb, ccc, ddd, F2, KK3, in[11], 12);
173         ROUND(ddd, aaa, bbb, ccc, F2, KK3, in[8],  13);
174         ROUND(ccc, ddd, aaa, bbb, F2, KK3, in[12],  5);
175         ROUND(bbb, ccc, ddd, aaa, F2, KK3, in[2],  14);
176         ROUND(aaa, bbb, ccc, ddd, F2, KK3, in[10], 13);
177         ROUND(ddd, aaa, bbb, ccc, F2, KK3, in[0],  13);
178         ROUND(ccc, ddd, aaa, bbb, F2, KK3, in[4],   7);
179         ROUND(bbb, ccc, ddd, aaa, F2, KK3, in[13],  5);
180
181         /* Swap contents of "c" registers */
182         tmp = cc; cc = ccc; ccc = tmp;
183
184         /* round 4: left lane */
185         ROUND(aa, bb, cc, dd, F4, K4, in[1],  11);
186         ROUND(dd, aa, bb, cc, F4, K4, in[9],  12);
187         ROUND(cc, dd, aa, bb, F4, K4, in[11], 14);
188         ROUND(bb, cc, dd, aa, F4, K4, in[10], 15);
189         ROUND(aa, bb, cc, dd, F4, K4, in[0],  14);
190         ROUND(dd, aa, bb, cc, F4, K4, in[8],  15);
191         ROUND(cc, dd, aa, bb, F4, K4, in[12],  9);
192         ROUND(bb, cc, dd, aa, F4, K4, in[4],   8);
193         ROUND(aa, bb, cc, dd, F4, K4, in[13],  9);
194         ROUND(dd, aa, bb, cc, F4, K4, in[3],  14);
195         ROUND(cc, dd, aa, bb, F4, K4, in[7],   5);
196         ROUND(bb, cc, dd, aa, F4, K4, in[15],  6);
197         ROUND(aa, bb, cc, dd, F4, K4, in[14],  8);
198         ROUND(dd, aa, bb, cc, F4, K4, in[5],   6);
199         ROUND(cc, dd, aa, bb, F4, K4, in[6],   5);
200         ROUND(bb, cc, dd, aa, F4, K4, in[2],  12);
201
202         /* round 4: right lane */
203         ROUND(aaa, bbb, ccc, ddd, F1, KK4, in[8],  15);
204         ROUND(ddd, aaa, bbb, ccc, F1, KK4, in[6],   5);
205         ROUND(ccc, ddd, aaa, bbb, F1, KK4, in[4],   8);
206         ROUND(bbb, ccc, ddd, aaa, F1, KK4, in[1],  11);
207         ROUND(aaa, bbb, ccc, ddd, F1, KK4, in[3],  14);
208         ROUND(ddd, aaa, bbb, ccc, F1, KK4, in[11], 14);
209         ROUND(ccc, ddd, aaa, bbb, F1, KK4, in[15],  6);
210         ROUND(bbb, ccc, ddd, aaa, F1, KK4, in[0],  14);
211         ROUND(aaa, bbb, ccc, ddd, F1, KK4, in[5],   6);
212         ROUND(ddd, aaa, bbb, ccc, F1, KK4, in[12],  9);
213         ROUND(ccc, ddd, aaa, bbb, F1, KK4, in[2],  12);
214         ROUND(bbb, ccc, ddd, aaa, F1, KK4, in[13],  9);
215         ROUND(aaa, bbb, ccc, ddd, F1, KK4, in[9],  12);
216         ROUND(ddd, aaa, bbb, ccc, F1, KK4, in[7],   5);
217         ROUND(ccc, ddd, aaa, bbb, F1, KK4, in[10], 15);
218         ROUND(bbb, ccc, ddd, aaa, F1, KK4, in[14],  8);
219
220         /* Swap contents of "d" registers */
221         tmp = dd; dd = ddd; ddd = tmp;
222
223         /* combine results */
224         state[0] += aa;
225         state[1] += bb;
226         state[2] += cc;
227         state[3] += dd;
228         state[4] += aaa;
229         state[5] += bbb;
230         state[6] += ccc;
231         state[7] += ddd;
232
233         return;
234 }
235
236 static inline void le32_to_cpu_array(u32 *buf, unsigned int words)
237 {
238         while (words--) {
239                 le32_to_cpus(buf);
240                 buf++;
241         }
242 }
243
244 static inline void cpu_to_le32_array(u32 *buf, unsigned int words)
245 {
246         while (words--) {
247                 cpu_to_le32s(buf);
248                 buf++;
249         }
250 }
251
252 static inline void rmd256_transform_helper(struct rmd256_ctx *ctx)
253 {
254         le32_to_cpu_array(ctx->buffer, sizeof(ctx->buffer) / sizeof(u32));
255         rmd256_transform(ctx->state, ctx->buffer);
256 }
257
258 static void rmd256_init(struct crypto_tfm *tfm)
259 {
260         struct rmd256_ctx *rctx = crypto_tfm_ctx(tfm);
261
262         rctx->byte_count = 0;
263
264         rctx->state[0] = RMD_H0;
265         rctx->state[1] = RMD_H1;
266         rctx->state[2] = RMD_H2;
267         rctx->state[3] = RMD_H3;
268         rctx->state[4] = RMD_H5;
269         rctx->state[5] = RMD_H6;
270         rctx->state[6] = RMD_H7;
271         rctx->state[7] = RMD_H8;
272
273         memset(rctx->buffer, 0, sizeof(rctx->buffer));
274 }
275
276 static void rmd256_update(struct crypto_tfm *tfm, const u8 *data,
277                           unsigned int len)
278 {
279         struct rmd256_ctx *rctx = crypto_tfm_ctx(tfm);
280         const u32 avail = sizeof(rctx->buffer) - (rctx->byte_count & 0x3f);
281
282         rctx->byte_count += len;
283
284         /* Enough space in buffer? If so copy and we're done */
285         if (avail > len) {
286                 memcpy((char *)rctx->buffer + (sizeof(rctx->buffer) - avail),
287                        data, len);
288                 return;
289         }
290
291         memcpy((char *)rctx->buffer + (sizeof(rctx->buffer) - avail),
292                data, avail);
293
294         rmd256_transform_helper(rctx);
295         data += avail;
296         len -= avail;
297
298         while (len >= sizeof(rctx->buffer)) {
299                 memcpy(rctx->buffer, data, sizeof(rctx->buffer));
300                 rmd256_transform_helper(rctx);
301                 data += sizeof(rctx->buffer);
302                 len -= sizeof(rctx->buffer);
303         }
304
305         memcpy(rctx->buffer, data, len);
306 }
307
308 /* Add padding and return the message digest. */
309 static void rmd256_final(struct crypto_tfm *tfm, u8 *out)
310 {
311         struct rmd256_ctx *rctx = crypto_tfm_ctx(tfm);
312         u32 index, padlen;
313         u64 bits;
314         static const u8 padding[64] = { 0x80, };
315         bits = rctx->byte_count << 3;
316
317         /* Pad out to 56 mod 64 */
318         index = rctx->byte_count & 0x3f;
319         padlen = (index < 56) ? (56 - index) : ((64+56) - index);
320         rmd256_update(tfm, padding, padlen);
321
322         /* Append length */
323         rmd256_update(tfm, (const u8 *)&bits, sizeof(bits));
324
325         /* Store state in digest */
326         memcpy(out, rctx->state, sizeof(rctx->state));
327
328         /* Wipe context */
329         memset(rctx, 0, sizeof(*rctx));
330 }
331
332 static struct crypto_alg alg = {
333         .cra_name        =      "rmd256",
334         .cra_driver_name =      "rmd256",
335         .cra_flags       =      CRYPTO_ALG_TYPE_DIGEST,
336         .cra_blocksize   =      RMD256_BLOCK_SIZE,
337         .cra_ctxsize     =      sizeof(struct rmd256_ctx),
338         .cra_module      =      THIS_MODULE,
339         .cra_list        =      LIST_HEAD_INIT(alg.cra_list),
340         .cra_u           =      { .digest = {
341         .dia_digestsize  =      RMD256_DIGEST_SIZE,
342         .dia_init        =      rmd256_init,
343         .dia_update      =      rmd256_update,
344         .dia_final       =      rmd256_final } }
345 };
346
347 static int __init rmd256_mod_init(void)
348 {
349         return crypto_register_alg(&alg);
350 }
351
352 static void __exit rmd256_mod_fini(void)
353 {
354         crypto_unregister_alg(&alg);
355 }
356
357 module_init(rmd256_mod_init);
358 module_exit(rmd256_mod_fini);
359
360 MODULE_LICENSE("GPL");
361 MODULE_DESCRIPTION("RIPEMD-256 Message Digest");
362
363 MODULE_ALIAS("rmd256");